A tecnologia de ultrassonificação avaliada nesse experimento demonstrou ser eficiente para desenvolver as propriedades do papel reciclado. Os efeitos da ultrassonificação da polpa foram intensificados com o aumento do pH da polpa e do tempo de tratamento. A consistência de massa praticamente não afetou o tratamento ultrassônico.
A ultrassonificação da polpa pode substituir o refino convencional ou ser utilizado em conjunto. A substituição do refino convencional pelo tratamento ultrassônico pontencialmente resultaria na produção de papel reciclado com maior resistência mecânica para um mesmo valor de volume específico aparente.
Os resultados demonstraram que aumentar o teor de hemiceluloses da polpa através da adição de licor rico em hemiceluloses, contribui significativamente para o desenvolvimento das propriedades do papel reciclado. Baixas dosagens de hemiceluloses foram suficientes para aumentar a resistência mecânica do papel. A adição de hemiceluloses à polpa resultou em um desenvolvimento da resistência mecânica do papel de forma mais expressiva do que o desenvolvimento observado através do refino em PFI ou do tratamento ultrassônico da polpa.
A retenção de hemiceluloses foi favorecida quando a polpa foi previamente refinada em PFI ou ultrassonificada. Refinar ou ultrassonificar a polpa antes de adicionar as hemiceluloses aumenta a eficiência dessa tecnologia, aumentando assim a sua viabilidade econômica.
Os resultados desse experimento demonstram que submeter as fibras secundárias ao tratamento ultrassônico, ou adicionar hemiceluloses na massa, permite um relevante aumento da qualidade do papel reciclado.
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Tabela 4 – Propriedades físicomecânicos das amostras ultrassonificadas em pH 7, nas consistências de 0,5%, 1%, 2% e 4%.
Tempo de tratamento (min) 0 5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20 Consumo de energia (kWh/t) ‐ 3167 6333 12666 1583 3167 6333 792 1583 3167 396 792 1583 ° Schopper Riegler 19 24 26 35 25 26 33 24 25 32 25 27 30 Gramatura (g/m²) 67,9 67,0 67,0 67,3 65,9 67,0 64,8 63,9 66,2 66,3 66,9 66,0 66,5 Índice de tração (N.m/g) 27,51 29,25 31,34 36,58 29,17 32,51 35,13 29,69 32,27 36,00 30,09 31,90 34,85 Índice de arrebentamento (Kpa.m²/g) 1,06 1,18 1,26 1,42 1,12 1,28 1,39 1,13 1,28 1,44 1,13 1,29 1,35 Índice de rasgo (mN.m²/g) 8,99 9,19 9,21 9,31 9,23 9,44 9,69 8,92 9,48 9,39 9,33 9,19 9,54 Alongamento (%) 1,51 1,70 1,74 1,78 1,66 1,70 1,80 1,78 1,79 1,89 1,85 1,84 1,93 Resistência à passagem do ar (s/100cm³) 2,39 2,97 3,70 5,70 2,60 3,77 4,80 2,70 4,05 5,15 2,73 3,60 4,98 Espessura (µm) 149 146 145 142 144 145 138 140 143 141 146 143 141 Peso específico aparente (kg/m³) 455,4 459,0 462,1 473,7 457,6 462,1 469,7 456,4 462,9 470,2 457,9 461,8 471,6 Volume específico aparente (cm³/g) 2,20 2,18 2,16 2,11 2,19 2,16 2,13 2,19 2,16 2,13 2,18 2,17 2,12 Energia de deformação (TEA) (J/m²) 19,9 24,0 27,1 30,6 25,0 25,4 29,6 24,0 27,8 31,1 25,1 28,0 31,1 Módulo de elasticidade (MOE) (MN.m/kg) 4,10 4,01 4,10 4,61 4,03 4,20 4,45 4,16 4,29 4,65 4,06 4,13 4,49 Corrugating Medium Test (CMT) (N) 99,6 118,1 125,0 134,6 117,5 128,7 135,1 114,1 129,5 140,4 122,7 130,8 140,3 Ring Crush Test (RCT) (N/m) 810 888 945 991 916 997 992 898 977 1013 943 980 1030 Ultrassom ‐ pH 7 0,5 % 1,0 % Consistências 2,0 % 4,0 %
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Tabela 5 – Propriedades físicomecânicos das amostras ultrassonificadas em pH 10, nas consistências de 0,5%, 1%, 2% e 4%.
Tempo de tratamento (min) 0 5 10 20 5 10 20 5 10 20 5 10 20 Consumo de energia (kWh/t) ‐ 3167 6333 12666 1583 3167 6333 792 1583 3167 396 792 1583 ° Schopper Riegler 22 26 28 36 25 27 34 27 29 35 29 30 33 Gramatura (g/m²) 67,3 65,9 65,8 65,3 66,3 66,1 67,0 66,9 66,7 66,2 65,5 66,5 66,4 Índice de tração (N.m/g) 25,35 33,34 34,58 34,48 32,42 34,36 35,27 32,91 35,44 35,73 32,99 35,18 35,10 Índice de arrebentamento (Kpa.m²/g) 1,08 1,27 1,38 1,43 1,29 1,35 1,43 1,26 1,43 1,45 1,32 1,40 1,39 Índice de rasgo (mN.m²/g) 8,86 9,11 9,30 9,36 9,08 9,08 9,31 9,07 9,38 9,46 9,18 9,18 9,72 Alongamento (%) 1,66 1,71 1,88 1,64 1,83 1,88 1,86 1,84 1,91 1,78 1,92 1,88 1,76 Resistência à passagem do ar (s/100cm³) 2,20 3,33 4,24 6,00 3,37 3,77 6,24 3,67 4,81 7,08 3,62 4,89 5,60 Espessura (µm) 145 141 140 137 142 140 140 143 140 137 140 140 138 Peso específico aparente (kg/m³) 464,1 467,4 469,9 476,8 466,8 472,3 478,2 467,7 476,2 483,1 467,8 474,9 481,3 Volume específico aparente (cm³/g) 2,15 2,14 2,13 2,10 2,14 2,12 2,09 2,14 2,10 2,07 2,14 2,11 2,08 Energia de deformação (TEA) (J/m²) 20,7 25,4 30,5 28,8 27,0 29,2 31,4 29,0 32,2 30,2 30,1 31,8 30,1 Módulo de elasticidade (MOE) (MN.m/kg) 3,52 4,29 4,42 4,54 4,15 4,24 4,48 4,26 4,39 4,69 4,23 4,34 4,41 Corrugating Medium Test (CMT) (N) 104,2 130,5 133,5 139,3 126,1 133,6 148,0 129,7 140,4 147,9 132,5 140,4 150,0 Ring Crush Test (RCT) (N/m) 915 978 1030 1045 988 1052 1090 1015 1061 1040 1007 1055 1055 Ultrassom ‐ pH 10 0,5 % 1,0 % Consistências 2,0 % 4,0 %
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Tabela 6 – Propriedades físicomecânicos das amostras refinadas em PFI sob pH 7 ou pH 10.
Número de revoluções 0 200 400 600 800 0 200 400 600 800 Consumo de energia (kWh/t) ‐ 66,7 166,7 233,3 366,7 ‐ 100 166,7 233,3 333,3 ° Schopper Riegler 19 24 29 33 37 22 27 31 36 40 Gramatura (g/m²) 67,9 65,0 65,2 65,3 64,9 67,3 66,1 66,1 65,6 66,4 Índice de tração (N.m/g) 27,51 32,39 38,00 40,59 41,74 25,35 33,57 37,32 42,65 44,54 Índice de arrebentamento (Kpa.m²/g) 1,07 1,27 1,49 1,68 1,74 1,08 1,29 1,52 1,78 1,76 Índice de rasgo (mN.m²/g) 8,99 10,22 9,51 9,34 9,03 8,86 9,81 9,86 9,50 9,59 Alongamento (%) 1,51 1,66 1,90 2,05 1,85 1,66 1,76 1,97 2,08 2,05 Resistência à passagem do ar (s/100cm³) 2,39 2,62 4,72 6,63 8,71 2,20 3,81 5,41 7,87 8,53 Espessura (µm) 149 140 131 125 121 145 136 130 123 122 Peso específico aparente (kg/m³) 455,0 464,0 497,0 522,0 536,0 464,1 485,9 508,7 533,4 544,3 Volume específico aparente (cm³/g) 2,19 2,13 2,01 1,92 1,87 2,15 2,06 1,97 1,87 1,84 Energia de deformação (TEA) (J/m²) 19,9 24,1 33,5 37,7 35,1 20,7 25,6 34,8 41,2 42,5 Módulo de elasticidade (MOE) (MN.m/kg) 4,10 4,46 4,76 4,75 5,09 3,52 4,08 4,33 4,88 5,00 Corrugating Medium Test (CMT) (N) 99,6 117,4 144,4 163,5 180,1 104,2 124,6 151,9 164,4 176,7 Ring Crush Test (RCT) (N/m) 805 987 1074 1117 1235 907 1007 1130 1263 1277 PFI pH 7 pH 10
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Tabela 7 – Efeitos do grau de ultrassonificação da polpa nos resultados da adição de hemiceluloses
Número de revoluções 0 5 10 20 0 5 10 20 ° Schopper Riegler 28 33 34 36 39 40 41 41 Gramatura (g/m²) 63,9 63,9 63,8 62,8 66,3 65,1 64,6 65,0 Índice de tração (N.m/g) 29,78 31,29 32,65 35,03 41,12 41,44 41,36 42,00 Índice de arrebentamento (Kpa.m²/g) 1,21 1,21 1,25 1,38 1,92 1,81 1,82 1,83 Índice de rasgo (mN.m²/g) 9,03 9,48 9,33 9,52 10,19 10,18 10,10 10,22 Alongamento (%) 1,64 1,66 1,75 1,90 2,34 2,10 2,03 2,08 Espessura (µm) 145 145 145 142 141 136 134 135 Peso específico aparente (kg/m³) 440,9 440,7 440,1 442,4 470,5 478,3 482,2 481,8 Volume específico aparente (cm³/g) 2,27 2,27 2,27 2,26 2,13 2,09 2,07 2,08 Energia de deformação (TEA)(J/m²) 20,94 23,60 27,84 28,90 40,97 40,17 37,56 37,57 Módulo de elasticidade (MOE) (MN.m/kg) 4,06 4,08 4,09 4,20 4,15 4,27 4,31 4,44 Corrugating Medium Test (CMT) (N) 111,4 118,6 130,6 141,4 174,0 176,1 175,7 182,1 Ring Crush Test (RCT) (N/m) 786 908 987 1018 1232 1270 1297 1322
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Tabela 8 – Efeitos do grau de refino da polpa nos resultados da adição de hemiceluloses
Número de revoluções 0 200 400 600 0 200 400 600 ° Schopper Riegler 28 35 38 42 39 39 39 40 Gramatura (g/m²) 63.93 63.51 63.33 62.13 66.34 65.74 63.44 63.86 Índice de tração (N.m/g) 29.78 32.74 37.69 39.88 41.12 46.99 49.76 48.55 Índice de arrebentamento (Kpa.m²/g) 1.21 1.38 1.51 1.70 1.92 2.22 2.20 2.05 Índice de rasgo (mN.m²/g) 9.03 9.49 9.36 9.52 10.19 10.03 10.00 10.19 Alongamento (%) 1.64 1.70 1.89 2.04 2.34 2.40 2.48 2.25 Espessura (µm) 145 142 138 134 141 131 122 124 Peso específico aparente (kg/m³) 440.9 447.3 458.9 463.7 470.5 501.8 520.0 515.0 Volume específico aparente (cm³/g) 2.27 2.24 2.18 2.16 2.13 1.99 1.92 1.94 Energia de deformação (TEA) (J/m²) 20.94 23.94 30.98 35.86 40.97 50.94 54.35 48.00 Módulo de elasticidade (MOE) (MN.m/kg) 4.06 4.31 4.69 4.83 4.15 4.73 4.91 5.12 Corrugating Medium Test (CMT) (N) 111.4 129.3 143.1 156.8 174.0 195.0 194.3 185.9 Ring Crush Test (RCT) (N/m) 805 990 1120 1150 1232 1548 1549 1554
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Figura 9 – Resultados dos testes fisicomecânicos das polpas tratadas com hemiceluloses.
Dosagem de Hemicelulose (g/kg) 0 10 25 50 100 0 10 25 50 100 0 10 25 50 100 Retenção de Hemicelulose (%) ‐ 70 36 30 24 ‐ 100 80 52 50 ‐ 100 92 60 52 Teor de Hemicelulose (%) 20 20,7 20,9 21,5 22,4 19,7 21,3 21,7 22,3 24,9 20,3 21,7 22,6 23,3 25,5 ° Schopper Riegler 28 35 37 37 38 35 37 39 39 39 36 39 41 41 41 Gramatura (g/m²) 63,9 65,6 64,5 64,4 65,3 62,5 65,1 64,9 64,3 65,0 62,8 64,9 64,4 63,9 65,0 Índice de tração (N.m/g) 29,78 32,31 37,55 39,61 40,67 33,11 39,33 41,65 44,90 47,37 32,33 37,32 40,58 43,74 44,00 Índice de arrebentamento (Kpa.m²/g) 1,21 1,40 1,64 1,73 1,92 1,38 1,66 1,84 2,01 2,30 1,30 1,67 1,81 1,98 2,02 Índice de rasgo (mN.m²/g) 9,03 9,19 9,27 9,49 10,19 9,74 9,92 9,90 9,94 9,92 9,52 9,93 9,93 10,00 10,00 Alongamento (%) 1,64 1,71 1,78 2,09 2,04 1,70 1,88 2,19 2,56 2,40 1,79 1,80 1,98 1,96 2,08 Espessura (µm) 145 140 135 135 135 142 135 130 130 130 140 135 130 130 130 Peso específico aparente (kg/m³) 440,9 468,7 477,4 476,9 484,0 440,2 482,2 499,2 494,8 500,3 448,7 481,0 495,5 491,6 500,3 Volume específico aparente (cm³/g) 2,27 2,13 2,09 2,10 2,07 2,27 2,07 2,00 2,02 2,00 2,23 2,08 2,02 2,03 2,00 Energia de deformação (TEA) (J/m²) 20,4 24,8 30,9 37,5 39,3 24,6 32,7 38,8 42,5 49,6 28,9 31,5 36,1 38,3 40,1 Módulo de elasticidade (MOE) (MN.m/kg) 4,00 4,17 4,60 4,78 4,17 4,35 4,49 4,73 4,86 4,73 4,14 4,54 4,93 5,26 4,44 Corrugating Medium Test (CMT) (N) 111,4 145,7 162,5 165,8 172,5 130,5 156,5 167,5 175,9 194,7 124,9 155,9 164,4 171,5 180,9 Ring Crush Test (RCT) (N/m) 786 1023 1146 1178 1221 834 1124 1281 1396 1514 892 1136 1210 1252 1310 Scott Bond (J/m²) 36,95 43,32 50,65 51,56 54,61 40,71 48,10 51,28 54,65 60,95 38,62 48,96 51,52 53,55 55,71 Adição de Hemicelulose